Bugün Bulgaristan sınırları içerisinde kalan Filibe, 14. yy’da (1364) Osmanlı hakimiyetine girmiştir. Sultan Murat tarafından tahminen 1366-69 yılları arasında yapılmıştır. Mimarisi bakımından erken Osmanlı döneminin ulucamileri tipinde olan yapı, Filibe çarşısının ortasında idi ve bir avlusu yoktu. İlk Osmanlı mimarisinde çok yaygın olan kesme taş ve tuğla ile karma teknikte inşa edilmiştir.
Filibe Hüdavendigar Cami dikdörtgen bir plandadır. Caminin girişinde iki yanı duvarlı ve altı desteğe dayanan merdivenlerle çıkılan düz örtülü bir son cemaat yeri bulunmaktadır. Son cemaat yerinin ortasındaki merdivenlerden caminin harim mekanına ulaşılmaktadır.
Filibe Hüdavendigar cami dört ayaklı üç sahınlı, orta sahının üzeri üç kubbeyle, iki yan sahının üzeri ise üçerden toplam altı tonozla örtülmüş olan çok kubbeli bir ulu cami örneğidir. 25,53 × 31,40 m. ölçüsünde olan harim mekânı, birbirlerine ve beden duvarlarına kemerlerle bağlanan kare kesitli dört pâye ile dokuz bölüme ayrılmıştır. Klasik çok kubbeli camiler prensibine uygun olmakla beraber burada sahnlar (nefler) eşit olmayıp ortadaki geniş, yanlardakiler ise daha dardır. Ortadaki sahnın kıble yönünde peş peşe sıralanan kare planlı üç bölümün her biri 8,50 m. çapında birer kubbe ile örtülmüştür. Dikdörtgen planlı olan yan bölümler tonozlarla örtülmüştür. Böylece burada, ilk Osmanlı döneminde çok yaygın olan dokuz kubbeli ulucamilerin daha değişik bir çeşitlemesi uygulanmıştır.
